(57)【要約】【課題】カラーフィルタを構成要素としない簡単な構造の液晶表示素子を用いて、画質の高いカラー液晶表示装置を得ることができる。【解決手段】液晶表示部２５と、赤色、緑色及び青色の各色に発光する蛍光体膜を有する各蛍光ランプＬＲ、ＬＧ、ＬＢと、該蛍光ランプに高周波電圧を印加して蛍光ランプを点灯させるオン期間と、前記蛍光ランプへの高周波電圧印加を停止し蛍光ランプを消灯させるオフ期間とを交互に繰り返し、前記オン期間とオフ期間の時間比率を変えて蛍光ランプの明るさを制御する点灯回路３０とを備え、前記各蛍光ランプの発光タイミングをずらして各色がそれぞれ個別に発光するよう高周波電圧を順次に印加して前記各蛍光ランプを点灯させ、前記各蛍光ランプを液晶表示部２５のバックライトとして機能させることにより液晶表示部２５に映像を表示する液晶表示装置において、前記オン期間を、前記各蛍光ランプ毎に変えたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示部と、赤色、緑色、及び青色の各色に発光する蛍光体膜を有する赤色、緑色、及び青色蛍光ランプと、該蛍光ランプに高周波電圧を印加して蛍光ランプを点灯させるオン期間と、前記蛍光ランプへの高周波電圧印加を停止し蛍光ランプを消灯させるオフ期間とを交互に繰り返し、前記オン期間とオフ期間の時間比率を変えて前記各蛍光ランプの明るさを制御する点灯回路とを備え、
前記赤色、緑色、及び青色蛍光ランプの発光タイミングをずらして各色がそれぞれ個別に発光するよう高周波電圧を順次に印加して前記赤色、緑色、及び青色蛍光ランプを点灯させ、前記赤色、緑色、及び青色蛍光ランプを前記液晶表示部のバックライトとして機能させることにより前記液晶表示部に映像を表示する液晶表示装置において、
前記オン期間を、前記赤色、緑色、及び青色蛍光ランプ毎に変えたことを特徴とする液晶表示装置。     
【請求項２】
前記赤色、緑色、及び青色蛍光ランプのうち、残光時間の長い色を発光する蛍光ランプほど、前記オン期間を短く設定したことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記赤色、緑色、及び青色蛍光ランプのうち、残光時間の長い色を発光する蛍光ランプほど、前記オン期間の印加電圧値を高く設定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に係わり、特に、赤、緑、及び青の各色に発光する蛍光体膜を有する赤、緑、及び青色蛍光ランプを液晶表示素子のバックライトとして機能させることにより、液晶表示素子に映像を表示する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置のカラー化においては、白色のバックライトを用い、各画素上に各々赤、緑、青の３原色のカラーフィルタを設け、カラーフィルタを通った光の空間的な混色による方法が一般的である。しかし、カラーフィルタによる各色毎に透過させる光は、各々の色に対応する波長に限られるため、可視光部では赤、緑、青で、各々約１／３の透過率となってしまう。また、カラーフィルタにより各色に分けられるため、この段階で、光量は約１／３になってしまう。バックライトから出射される光は、カラーフィルタの段階で光の利用効率の低下を招く一因になっていた。
【０００３】
一方、カラーフィルタが不要なカラー化方式としては、フィールド順次カラー化方式が知られている。フィールド順次方式カラー液晶表示装置は、液晶表示素子と赤、緑、青の３原色の各々に切り替え可能なバックライトより構成される。各画像フレームは、赤、緑、青の３色フィールドで構成され、赤、緑、青の３色光源を有するバックライトを各色フィールド毎に順次点灯させることにより、時分割による混色でカラー表示が得られる。  
【０００４】
フィールド順次方式カラー液晶表示装置は、カラーフィルタが不要であるので低コストにつながる。また、フィールド順次方式カラー液晶表示装置は、１画素あたり１セグメントで構成されるので、高解像度に有利である。さらに、継続的な色の切り替えが人間の目の時間的分解能の限界を超えるとき、混色されて見える原理を用いたものであるので、本質的には色再現性に優れている。
【０００５】
従来のフィールド順次方式カラー液晶表示装置は、１フレームを赤、緑、青の３色フィールド構成とし、この各色フィールド期間内において、液晶表示素子に画像情報を書き込み、その書き込みに同期して、各色のバックライト光源を発光するように制御することが必要である。しかし、従来のフィールド順次方式カラー液晶表示装置は、画質が良くないという問題があった。
【０００６】
フィールド順次方式カラー液晶表示装置においては、１フレームを赤、緑、及び青の３色フィールド構成にする際、ちらつきを感じないためには、ＮＴＳＣ信号では３原色を１秒間に３０フレーム切替える必要があり、１色の表示を行う１フィールドを約１／９０秒以下で切替える必要がある。フィールド順次方式カラー液晶表示装置では、この各色の画面表示期間内において、液晶表示素子に画像情報を書き込むと共に、その書き込みに同期して、各色の蛍光ランプを発光するように制御する必要がある。
【特許文献１】特開平１１−２３７６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、フィールド順次方式カラー液晶表示装置のバックライトとして、赤、緑、及び青色に発光する蛍光体を有する赤、緑、及び青色蛍光ランプを使用した場合は、長いものでは蛍光体の残光時間が１０ミリ秒程度にも及ぶため、残光によって次の色フィールドまで前の色フィールドの発光が残り、画質劣化を生じる。
【０００８】
図７は、赤、緑、及び青色に発光する蛍光体の残光特性を示すグラフであり、横軸は残光時間（ミリ秒）、縦軸は光量Ｌ（％）である。横軸の残光時間は、１０分の１残光時間である。  
同図に示すように、各色に発光する各蛍光体の残光時間は互いに異なっている。残光時間は、青色発光の蛍光体（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ）が一番短く（１０分の１残光時間で０．１ミリ秒程度）、次いで赤色発光の蛍光体（Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ）であるが短く（１０分の１残光時間で１ミリ秒程度）、緑色発光の蛍光体（ＬａＰＯ４：Ｔｂ、又はＬａＰＯ４：Ｃｅ、Ｔｂ）が最も長い（１０分の１残光時間で１０〜２０ミリ秒）。
【０００９】
図８は、フィールド順次方式カラー液晶表示装置において、バックライトとして赤、緑、及び青色に発光する蛍光体を有する赤、緑、及び青色蛍光ランプを使用して、赤、緑、及び青色を表示する場合の模式図である。
まず、図８（ａ）において、赤色蛍光ランプを所定時間点灯後消灯して、赤色蛍光ランプの点灯開始から１／９０秒間、領域ａにおける液晶に光を透過させると共に、領域ａ以外の領域における液晶には光を透過させない。その結果、領域ａにおいて、赤色が表示される。次に、図８（ｂ）において、赤色蛍光ランプの点灯開始から約１／９０秒後に、緑色蛍光ランプを所定時間点灯後消灯して、緑色蛍光ランプの点灯開始から１／９０秒間、領域ｂにおける液晶に光を透過させると共に、領域ｂ以外の領域における液晶には光を透過させない。その結果、領域ｂにおいて、緑色が表示される。次に、図８（ｃ）において、緑色蛍光ランプの点灯開始から約１／９０秒後に、青色蛍光ランプを所定時間点灯後消灯して、青色蛍光ランプの点灯開始から１／９０秒間、領域ｃにおける液晶に光を透過させるると共に、領域ｃ以外の領域における液晶には光を透過させない。その結果、領域ｃにおいて、緑色が表示されるはずである。しかし、実際は、緑色の残光があるため、青色に緑色の一部が重なり、領域ｃにおいては、水色がかった青色が表示されてしまう。人間の目には、残像効果により、図８（ｄ）に示すように、同時に、赤色と、緑色と、水色がかった青色とが表示される。
【００１０】
このように、従来のフィールド順次方式カラー液晶表示装置は、緑色発光の蛍光体を有するバックライト光源の残光が次の色フィールドまで残ることにより、画質が劣化するという問題があった。特に、緑色は視感度が高いため視聴者の目につきやすく、画質を大きく低下させていた。
【００１１】
本発明の目的は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、カラーフィルタを構成要素としない簡単な構造の液晶表示素子を用いて、画質の高いカラー液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、液晶表示部と、赤色、緑色、及び青色の各色に発光する蛍光体膜を有する赤色、緑色、及び青色蛍光ランプと、該蛍光ランプに高周波電圧を印加して蛍光ランプを点灯させるオン期間と、前記蛍光ランプへの高周波電圧印加を停止し蛍光ランプを消灯させるオフ期間とを交互に繰り返し、前記オン期間とオフ期間の時間比率を変えて前記各蛍光ランプの明るさを制御する点灯回路とを備え、前記赤色、緑色、及び青色蛍光ランプの発光タイミングをずらして各色がそれぞれ個別に発光するよう高周波電圧を順次に印加して前記赤色、緑色、及び青色蛍光ランプを点灯させ、前記赤色、緑色、及び青色蛍光ランプを前記液晶表示部のバックライトとして機能させることにより前記液晶表示部に映像を表示する液晶表示装置において、前記オン期間を、前記赤色、緑色、及び青色蛍光ランプ毎に変えたことを特徴とする液晶表示装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記赤色、緑色、及び青色蛍光ランプのうち、残光時間の長い色を発光する蛍光ランプほど、前記オン期間を短く設定したことを特徴とする液晶表示装置である。
第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記赤色、緑色、及び青色蛍光ランプのうち、残光時間の長い色を発光する蛍光ランプほど、前記オン期間の印加電圧値を高く設定したことを特徴とする液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、カラーフィルタを構成要素としない簡単な構造の液晶表示素子を用いて、画質の高いカラー液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態を図１ないし図７を用いて説明する。
図１は、本発明に係る液晶表示装置の全体構成を示す斜視図である。
同図に示すように、この液晶表示装置は、赤色、緑色、及び青色の単色に発光する各蛍光体膜を有する、赤色、緑色、及び青色蛍光ランプが、液晶表示素子のバックライトとして使用される。各蛍光ランプは、赤色蛍光ランプＬＲ−１、ＬＲ−２、ＬＲ−３、緑色蛍光ランプＬＧ−１、ＬＧ−２、ＬＧ−３、及び青色蛍光ランプＬＢ−１、ＬＢ−２、ＬＢ−３を各３本ずつ備えており、各色の蛍光ランプが、紙面と平行な方向に赤色、緑色、青色の順に互いに等間隔を保って並んで配置されている。なお、赤色、緑色、及び青色蛍光ランプとしては、例えば、外部電極型希ガス蛍光ランプや冷陰極ランプが用いられる。
【００１５】
さらに、この液晶表示装置は、例えば、発泡ＰＥＴ等の拡散反射シート２１が、一方向が開口した金属性の本体ケース２０の裏面に配置され、拡散板２２、拡散シート２３、レンズシート２４、及び液晶表示素子２５が、この順に本体ケース２０の光照射方向に対して重ね合わされて、本体ケース２０の開口を塞ぐ様に配置される。拡散板２２、拡散シート２３、レンズシート２４、及び液晶表示素子２５を構成する材料は、従来から好適に用いられているものが用いられる。
【００１６】
図２は、本発明に係る液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。
赤色蛍光ランプＬＲ−１、ＬＲ−２、ＬＲ−３、緑色蛍光ランプＬＧ−１、ＬＧ−２、ＬＧ−３、及び青色蛍光ランプＬＢ−１、ＬＢ−２、ＬＢ−３は、点灯回路３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂにより、１／３フレームに相当する時間毎に順次１色ずつタイミングがずれて点灯する。各色の画像信号が、図示しないサンプリング回路によりサンプリングされ、Ｒ、Ｇ、Ｂの各々に対応するフィールドメモリ３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂに蓄積される。フィールドメモリ３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂに蓄積された画像信号は、１色分ずつデータドライバ３３に送られるようにタイミングコントローラ３１により制御される。また、走査ドライバ３４は、１ラインずつ走査線を順次選択し、その選択パルスと同期して画像信号がデータドライバ３３から画素に書き込まれる。各色の画像信号の書き込みは、タイミングコントローラ３１により、蛍光ランプＬＲ（ＬＲ−１、ＬＲ−２、ＬＲ−３）、ＬＧ（ＬＧ−１、ＬＧ−２、ＬＧ−３）、ＬＢ（ＬＢ−１、ＬＢ−２、ＬＢ−３）の点灯の切替えと同期するように制御され、各々の１／３フレームで表示された赤色像、緑色像、青色像が時間差をもって視覚上で混色され、残像効果によって１フレームのフルカラー表示が行われる。
【００１７】
図３は、本発明の液晶表示装置における、各色蛍光ランプの点灯制御方法を説明するための図であり、赤色、緑色、及び青色蛍光ランプの点灯／消灯のタイミングと、赤色、緑色、及び青色蛍光ランプの光出力との関係を示している。
同図において、図３（ａ）〜（ｃ）に示す赤色、緑色、及び青色蛍光ランプ点灯信号は、ｔ１〜ｔ３を１周期とする繰り返し信号であり、蛍光ランプに高周波電圧を印加して点灯させるオン期間と、蛍光ランプに高周波電圧を印加せず蛍光ランプを消灯させるオフ期間とからなる。ｔ１〜ｔ２の期間がオン期間であり、ｔ２〜ｔ３の期間がオフ期間である。図３（ｅ）のＦＲ、ＦＧ、及びＦＢは、各々、赤色像、緑色像、及び青色像を液晶表示素子２５に表示させる１フィールド当たりの時間を示す。各色像の１フィールド当たりの時間は、１／３フレーム（１／９０秒）に相当する時間である。
【００１８】
図３に示すように、各蛍光ランプのオン期間が、緑色、赤色、青色の順に短くなっているが、これは次の理由による。
図７に示したように、残光時間は、緑色に発光する蛍光体膜による光量Ｌｇが１０ミリ秒台で最も長く、次いで、赤色に発光する蛍光体膜による光量Ｌｒが１ミリ秒台であり、青色に発光する蛍光体膜による光量Ｌｂが０．１ミリ秒台で最も短い。そのため、各色に発光する蛍光体毎に残光時間が異なっていることに対応するため、図３に示すように、残光時間が最も長い緑色に発光する蛍光体膜を有する緑色蛍光ランプのオン期間を最も短くし、次いで、残光時間の長い赤色に発光する蛍光体膜有する赤色蛍光ランプのオン期間を３色のうちで中間の長さとし、残光時間が最も短い青色に発光する蛍光体膜を有する青色蛍光ランプのオン期間を最も長くしている。
【００１９】
前述したように、本発明の液晶表示装置では、各色像の１フィールド当たりの時間が１／９０秒以下であるため、赤色、緑色、及び青色蛍光ランプのオン期間が、各々８ミリ秒、１ミリ秒、９ミリ秒に設定されている。各色の蛍光ランプＬＲ、ＬＧ、ＬＢのオン期間は、タイミングコントローラ３１から点灯回路３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂに入力される各色の点灯信号のオン／オフ期間を制御することにより、所定の期間に制御される。
【００２０】
このように、本発明の液晶表示装置によれば、残光時間が長い緑色蛍光ランプのオン期間を短く設定したことにより、図３（ｄ）及び図３（ｅ）に示すように、緑色フィールドの次の青色フィールドまで緑色フィールドの残光がかなりの程度まで減衰するため、画質の低下を防止することができる。
【００２１】
特に、本発明の液晶表示装置においては、図３（ａ）〜（ｃ）に示す赤色、緑色、及び青色蛍光ランプのオン期間の、図３（ｅ）に示す赤色、緑色、及び青色の１フィールド当たりの時間に対する比率をｔｒ、ｔｇ、ｔｂとしたとき、上記の蛍光体を使用する場合、ｔｒ、ｔｇ、ｔｂが以下の関係式を満たすように設定されていることが望ましい。各色蛍光ランプのオン期間がこのように設定されていることにより、各色蛍光ランプの残光が次の色フィールドに与える影響を可及的に小さくすることができる。
（関係式）
ｔｒ：ｔｇ：ｔｂ＝４〜８：０．５〜２：５〜９
【００２２】
図４は、本発明の液晶表示装置と対比するために示した、従来技術の液晶表示装置の各色蛍光ランプの点灯制御を説明するための図であり、赤色、緑色、及び青色蛍光ランプの点灯／消灯のタイミングと、赤色、緑色、及び青色蛍光ランプの光出力との関係を示している。
同図に示すように、従来技術の液晶表示装置では、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、赤色、緑色、及び青色蛍光ランプにおける各オン期間が均等に設定されている。つまり、従来の液晶表示装置においては、各色の蛍光ランプの残光時間が異なることに対して制御を行うことは検討されていなかった。そのため、図４（ｄ）に示すように、残光時間の長い緑色蛍光ランプの残光による影響が各緑色画面表示時間の次の青色画面表示時間に及んで、緑色蛍光ランプの残光と青色蛍光ランプの発光とが重なり合って、画質の低下に繋がっていた。
【００２３】
図５は、図３に示した各色蛍光ランプの点灯制御方法と異なる点灯制御方法を説明するための図であり、赤色、緑色、及び青色蛍光ランプの点灯／消灯のタイミングと、赤色、緑色、及び青色蛍光ランプの光出力との関係を示している。
この点灯制御方法は、図３に示した点灯制御方法の場合と同様に、蛍光体として上記組成の３種類を使い、点灯／消灯タイミングも残光時間によって長短を決定し、また、各蛍光ランプのオン期間も、緑色、赤色、青色の順に短くなっている。図３に示した点灯制御方法と異なるのは、赤色、緑色、および青色蛍光ランプに印加する高周波電圧の電圧値が各色毎に異なっていることである。
【００２４】
図５に示すように、赤色、緑色、及び青色蛍光ランプのオン期間が、緑色、赤色、及び青色の順に短く設定されていると共に、赤色、緑色、及び青色蛍光ランプの印加電圧が、緑色、赤色、青色の順に高く設定されている。赤色、緑色、及び青色蛍光ランプのオン期間は、図３に示した点灯制御方法と同様にして調整される。赤色、緑色、及び青色蛍光ランプへの印加電圧値は、例えば、点灯回路３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂの昇圧トランスの２次巻線の巻線数を増減することや入力電圧を上下させることによって所望の値に調整することができる。
【００２５】
このように、残光時間の長い色を発光する蛍光ランプほど、オン期間を短縮すると共に印加電圧を高く設定することにより、各色の発光の積分強度を一定にすることができる。したがって、図３に示した点灯制御方法に比べて、より一層画質の向上を図ることができる。
【００２６】
図６は、図１に示した液晶表示装置と蛍光ランプの配置が異なる、サイドエッジ型バックライトを備えた液晶表示装置の全体構成を示す斜視図である。
同図に示すように、この液晶表示装置は、一方向が開口した本体ケース２０と、本体ケース２０の裏面に配置された拡散反射シート２１と、バックライト光源として機能する赤色蛍光ランプＬＲ−１、ＬＲ−２、緑色蛍光ランプＬＧ−１、ＬＧ−２、及び青色蛍光ランプＬＢ−１、ＬＢ−２を備え、拡散板２２、拡散シート２３、レンズシート２４、及び液晶表示素子２５が、光出射方向においてこの順に本体ケース２０の開口を塞ぐように重ね合わされて構成される。１本ずつの赤色、緑色、及び青色蛍光ランプが、本体ケース２０の一端側と他端側の各々互いに平行に並んで配置される。本体ケース２０の一端側に配置された赤色、緑色、及び青色蛍光ランプは、液晶表示素子２５を挟んで、本体ケース２０の他端側に配置された赤色、緑色、及び青色蛍光ランプに対向している。各色蛍光ランプの点灯制御方法は、図３及び図５に示した点灯制御方法を同様に適用することができる。この場合、拡散反射シート２１の前面に導光板を使用し、その代わりに拡散板２２を省略する構成も可能である。また、蛍光ランプは、例えば、外部電極型希ガス蛍光ランプや冷陰極蛍光ランプを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の液晶表示装置における、各色蛍光ランプの点灯制御方法を説明するための図である。
【図４】従来技術の液晶表示装置の各色蛍光ランプの点灯制御を説明するための図である。
【図５】図３に示した各色蛍光ランプの点灯制御方法と異なる点灯制御方法を説明するための図である。
【図６】図１に示した液晶表示装置と蛍光ランプの配置の異なる、サイドエッジ型バックライトを備えた液晶表示装置の全体構成を示す斜視図である。
【図７】赤、緑、及び青色に発光する蛍光体の残光特性を示すグラフである。
【図８】フィールド順次方式カラー液晶表示装置において、バックライトとして赤、緑、及び青色に発光する蛍光体を有する赤、緑、及び青色蛍光ランプを使用して、赤、緑、及び青色を表示する場合の模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
２０  本体ケース
２１  拡散反射シート
２２  拡散板
２３  拡散シート
２４  レンズシート
２５  液晶表示素子
３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ  点灯回路
３１  タイミングコントローラ
３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ  フィールドメモリ
３３  データドライバ
３４  走査ドライバ
ＬＲ、ＬＲ−１、ＬＲ−２、ＬＲ−３  赤色蛍光ランプ
ＬＧ、ＬＧ−１、ＬＧ−２、ＬＧ−３  緑色蛍光ランプ
ＬＢ、ＬＢ−１、ＬＢ−２、ＬＢ−３  青色蛍光ランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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